Sådan fungerer npm-pakkeøkosystemet med Cloudflare workerd

Hjem » Python » Sådan fungerer npm-pakkeøkosystemet med Cloudflare workerd

Kombination af npm-økosystemet med Cloudflares workerd-runtime Det kan lyde lidt mystisk, men under motorhjelmen handler det hele om at få Node.js-stil kode og pakker til at køre problemfrit på en webcentreret platform. Cloudflare Workers og Pages tilbyder nu et forbedret Node.js-kompatibilitetslag, der giver dig mulighed for at trække mange flere npm-pakker ind uden at skulle kæmpe med lavniveauforskelle mellem runtime-programmer.

Denne artikel forklarer, hvordan npm-pakker interagerer med workerd og de nye kompatibilitetsflag, der viser hvorfor nogle pakker plejede at fejle, og hvad der ændrer sig med nodejs_compat_v2 tilstand. Du vil også se, hvordan npm-adfærd (installation, opdateringer, scripts og afhængighedstyper) passer ind i projekter, der er målrettet mod workerd, så du kan strukturere apps med selvtillid og undgå overraskelser.

Hvad er npm, og hvorfor er det vigtigt for arbejdere

npm forbliver de facto pakkehåndteringen for Node.js, der driver både serversidekode og en massiv del af nutidens frontend-værktøjer. Det startede som en simpel afhængighedshåndtering, men udviklede sig hurtigt til et universelt register og CLI, som stort set alle JavaScript-udviklere berører dagligt.

npm-registreringsdatabasen indeholder millioner af pakker, hvilket betyder, at der sandsynligvis er et bibliotek til næsten ethvert problem: HTTP-klienter, godkendelse, databasedrivere, byggeværktøjer, testframeworks og mere. For workerd- og Cloudflare-arbejdere er dette økosystem både en velsignelse og en udfordring: du får adgang til mange værktøjer, men mange blev bygget under antagelse af en Node.js-runtime snarere end et webstandardmiljø.

npm er lige så centralt for frontend-arbejdsgange, hvor bundlere, transpilere og lintere installeres som afhængigheder under udvikling. Uanset om du bygger et React SPA eller et Worker-script, der kører på workerd, vil du sandsynligvis bruge npm (eller Yarn/pnpm) til at administrere afhængigheder og scripts.

I sin kerne automatiserer npm installation, opdateringer og afhængighedssporing, holder modulerne inde node_modules og registreringskrav i package.jsonFor workerd-baserede Workers ser din npm-opsætning bekendt ud, men den runtime, der udfører din kode, er workerd-motoren i stedet for selve Node.js.

Alternativer som Yarn og pnpm tilbyder forskellige CLI'er og ydeevneegenskaber, men når man målretter workerd, er konceptet det samme: en pakkehåndtering løser moduler, mens Cloudflares byggeværktøjer og kompatibilitetsflag bestemmer, hvordan disse moduler udføres i Worker-kørselstiden.

Sådan fungerer afhængighedsinstallation med npm

Kørsel af standard npm install-kommandoen udfylder din node_modules ved at læse afhængighedslister og trække alle anførte pakker ind sammen med deres transitive afhængigheder, så du ikke manuelt jagter indbyggede krav.

For at tilføje et nyt bibliotek kører du typisk en enkelt installationskommando, og siden npm 5 er den automatisk tilføjet til dependencies sektion af package.json medmindre du tilsidesætter den adfærd.

npm understøtter flag, der klassificerer, hvordan en pakke bruges i dit projekt, hvilket er nyttigt, når man målretter mod runtime-programmer som workerd, hvor man måske ønsker forskellige bundter eller byggeprocesser:

• --save-dev tilføjer pakken til devDependencies, og markerer det kun som nødvendigt under udviklings- eller byggetrin, såsom testløbere eller bundlere.
• --no-save installeres uden at ændre package.json, praktisk til hurtige eksperimenter eller engangskommandoer.
• --save-optional placerer pakken i optionalDependencies, så installationsfejl afbryder ikke hele processen.
• --no-optional forhindrer installation af valgfrie afhængigheder, hvilket reducerer fodaftryk eller undgår problematiske valgfrie pakker på visse platforme.

Forskellen på dependencies og devDependencies vigtige ting, når man bygger for arbejdere, fordi det typisk kun er runtime-afhængigheder, der skal bundles og leveres; udviklingsafhængigheder fjernes under opbygningen, hvilket holder implementeringerne mindre.

Valgfrie afhængigheder giver dig fleksibel fejlhåndtering, men din kode skal kontrollere tilgængeligheden, før du bruger dem. Dette er nyttigt, når en pakke skal bruge forskellige implementeringer i Node.js vs. workerd eller bruge som reserve, når et native modul ikke understøttes.

Håndtering af opdateringer og versioner i npm-projekter

npms update-kommando opgraderer pakker i henhold til de semver-intervaller, du deklarerer, scanner installerede moduler og opdaterer dem til de nyeste tilladte versioner for både direkte og indbyggede afhængigheder.

Du kan også opdatere en enkelt pakke efter behov, nyttigt, hvis et bibliotek udgiver en fejlrettelse eller en forbedring, der påvirker din Worker eller dens kompatibilitet med ikke-Node-runtimes som workerd.

npm følger semantisk versionsstyring, så du kan kontrollere opgraderingsgrænser præcist, hvilket er kritisk, når din Worker er afhængig af et bibliotek, der er knyttet til en bestemt overordnet version, eller når der introduceres ændringer, der ikke fungerer upstream.

Låsning af versioner og brug af låsefiler sikrer, at builds kan reproduceres, så teams og CI-miljøer producerer den samme afhængighedsgraf på tværs af lokale udviklings-, staging- og produktionsarbejdere.

npm-scripts og automatisering i workerd-baserede arbejdsgange

scripts felt i package.json fungerer som din scriptrunner, så du kan knytte korte navne til længere CLI-kommandoer og udføre dem med npm run <script-name>.

Moderne projekter bruger npm-scripts til at pakke byggeværktøjer, tests og bundlere ind, og Worker-projekter, der er målrettet mod workerd, eksponerer ofte bundling, typekontrol og implementeringskommandoer på denne måde.

Et almindeligt mønster er at tilslutte en bundler eller task runner via en scriptpost, hvilket omdanner et komplekst CLI-kald til en simpel kommando, der er tilgængelig for hele teamet.

Scripting bliver kraftfuldt, når det kombineres med Node.js-kompatibilitetsflag til workerd, da scripts kan kontrollere, hvilke kompatibilitetsindstillinger der er aktive, og hvilke polyfills eller aliasser der anvendes, før den endelige Worker bundtes.

workerd vs Node.js: forståelse af runtime-gabet

workerd er en open source JavaScript- og WebAssembly-motor, der er optimeret til kantudførelse, bygget på V8 - den samme lavniveau-motor, der bruges af Node.js og Chromium - men designet med forskellige driftsforhold og tillidsmodeller.

Node.js blev oprettet til at køre JavaScript på et værts-OS og eksponerer kraftfulde system-API'er som process, fs og lavniveau-kryptoværktøjer, hvilket gør den ideel til servere, CLI'er og backend-infrastruktur med direkte maskinadgang.

workerd er indstillet til at køre upålidelig kode i multi-tenant edge-processermed vægt på isolation og webcentrerede API'er som fetch, streams og Cloudflare-specifikke bindinger (KV, Durable Objects, intern RPC) i stedet for filsystem- eller procesadgang.

For at forbedre interoperabiliteten hjalp Cloudflare med at etablere WinterCG, der har til formål at justere JavaScript-kørselstider på serversiden og webplatformen omkring et fælles API-sæt, så apps opfører sig ens på tværs af miljøer.

Mange npm-pakker antager dog et Node.js-miljø og importerer indbyggede moduler. som events, fs, net, crypto or bufferUden et kompatibilitetslag kan disse importer mislykkes, fordi workerd ikke automatisk leverer nodespecifikke moduler.

Fra polyfills til indbyggede Node.js API'er i Workers

Cloudflare brugte oprindeligt polyfills til at bygge bro mellem Node.js og Workerd, ved hjælp af JavaScript-implementeringer til at efterligne Node API'er. I 2021 fik Workers en polyfill-baseret kompatibilitetstilstand, og Wrangler begyndte at injicere disse polyfills, da node_compat = true blev sat ind wrangler.toml.

Med node_compat = trueWrangler samlede JS-implementeringer til flere kernemoduler i Nodeved at udnytte plugins som @esbuild-plugins/node-globals-polyfill og rollup-plugin-node-polyfills så importvarer som f.eks. import EventEmitter from 'events' kunne arbejde i en arbejder.

Polyfills gjorde det muligt for mange npm-pakker at køre på Workers, men havde begrænsninger., især for moduler, der udfører tungt binært eller kryptoarbejde, hvor native implementeringer er langt hurtigere og mere præcise end rene JS-shims.

Buffer er et tydeligt eksempel på en funktion, der er svær at efterligne effektivt i brugerverdenen, da operationer som kopiering og kodning af konverteringer drager fordel af optimerede native implementeringer. Det samme gælder for API'er som f.eks. Crypto og AsyncLocalStorage.

For at forbedre ydeevne og fuldstændighed begyndte Cloudflare at integrere nogle Node API'er i runtime-systemet. i 2023 via nodejs_compat flag; disse kernemoduler er implementeret i C++ og vises til Workers for bedre nøjagtighed end JS polyfills.

Når du bruger indbyggede Node-moduler i Workers, bør du importere dem med node: præfiks, For eksempel import { Buffer } from 'node:buffer', hvilket signalerer afhængighed af et runtime-leveret modul i stedet for en registreringsdatabasepakke.

Hvorfor mange npm-pakker stadig fejlede med tidlig nodejs_compat

Tidligt nodejs_compat forårsagede stadig fejl, fordi mange biblioteker brugte import uden præfiks, for eksempel, import { EventEmitter } from 'events', som bundleren behandlede som filsystemmoduler og ikke kunne forløse, når de ikke var til stede.

Der opstod en almindelig fejl ved import af drivere som f.eks. pg der afhænger af kernemoduler uden præfiks, hvilket får byggetrin til at klage over, at modulet ikke blev fundet, selvom Node betragter det som indbygget.

Udviklere stod over for en afvejning mellem lille native API-understøttelse og et langsommere, ufuldstændigt polyfill-sæt, plus manglende globaler som process som mange biblioteker antog ville eksistere på det globale objekt.

Den friktion gjorde det svært pålideligt at bruge komplekse npm-pakker på workerd, især når indirekte afhængigheder forventede specifikke nodemoduler eller globaler, hvilket førte til fejl under byggetiden, før Worker'en kunne køre.

Den nye nodejs_compat_v2: bedre npm-understøttelse på workerd

nodejs_compat_v2 blander native implementeringer med on-demand polyfills, hvilket gør langt mere af npm-økosystemet brugbart på Workers ved at bestemme, hvornår C++-baserede moduler, JS polyfills eller lette stubs, der lader importer lykkes, skal bruges.

Aktivér denne tilstand ved at tilføje compatibility_flags = ["nodejs_compat_v2"] til wrangler.toml, hvilket ændrer både hvordan runtime-programmet eksponerer Node API'er, og hvordan Wrangler bundter Node-stil import og afhængigheder.

Mange pakker, der tidligere ikke kunne importeres, indlæses nu korrekt under v2, herunder biblioteker som f.eks. body-parser, jsonwebtoken, got, passport, knex og andre – hvilket reducerer fejl under byggetiden til fordel for lokaliseret runtime-feedback for ikke-understøttede operationer.

I v2 kan du skrive imports som import { Buffer } from 'buffer' og runtime-ruten sender dem effektivt til C++-baserede implementeringer; samtidig moduler som net kan polyfyldes af Wrangler ved hjælp af unenv, hvilket lader native og polyfilled API'er sameksistere uden konflikt.

Wrangler injicerer nu kun polyfills for Node-moduler, som din Worker rent faktisk bruger., hvilket holder bundtstørrelserne lave ved at analysere kode og afhængigheder i stedet for at levere en komplet pakke af polyfills som standard.

unenv polyfills og mocked Node.js API'er

Når en native implementering eller moden polyfill ikke er tilgængelig, unenv leverer simulerede moduler der eksponerer de samme grænseflader, men enten udfører no-ops eller kaster beskrivende runtime-fejl, når ikke-understøttede metoder kaldes.

Fejl som f.eks. [unenv] <method name> is not implemented yet! er mere eksplicitte og lokaliserede, hvilket lader en Worker starte og fejle kun på det kaldssted, der udløser inkompatibiliteten, i stedet for at afbryde på byggetidspunktet.

Imiterede moduler tillader stadig at importere og bruge pakker, der delvist afhænger af Node-funktioner, så længe du undgår de ikke-understøttede dele; sikre dele kan køre, mens filafhængige operationer kun udløser fejl, hvis de udføres.

Tidligere enhver import af fs kunne gøre en pakke ubrugelig i Workers, men med nodejs_compat_v2 og unenv mockar afhængigheden kan inkluderes og kaldes selektivt.

Dette skift fra feedback under byggetid til feedback under kørsel forenkler fejlfinding, fordi du kan identificere præcis hvilken metode og kaldstak der udløser inkompatibilitet, og derefter omstrukturere kode eller tilbyde målrettede polyfills eller aliasser som en løsning.

Modulaliasing: tilpasning af adfærd for problematiske afhængigheder

Modulaliasing giver dig mulighed for at omdirigere import til dine egne implementeringer, konfigureret i wrangler.toml, så en problematisk modulsti resulterer i en brugerdefineret fil i stedet for standardadfærden.

Hvis et bibliotek er afhængigt af fs.readFile men du behøver ikke adgang til filsystemet, alias "fs" til ./fs-polyfill og afdække en skik readFile der logger, kalder et andet API eller læser fra KV.

Efter aliasing importeres som import { readFile } from 'fs' Løs op på dit modul og omgå unenvs standardindstillinger, hvilket forhindrer fejl af typen "ikke implementeret endnu", samtidig med at den forbrugende pakke forbliver uændret.

Aliasing hjælper også, når en afhængighed henter nodespecifikke pakker, f.eks. node-fetch, som muligvis er afhængig af ikke-understøttede Node-moduler; du kan kortlægge "node-fetch" til et modul, der reeksporterer den globale fetch.

Værktøjer som nolyfill Gør reeksportmønstre enkle, hvilket gør det muligt at kortslutte inkompatible implementeringer og holde afhængige pakker fungerende på workerd.

Modulaliasing fungerer som et fleksibelt kompatibilitetslag oven på nodejs_compat_v2, så du kan tilpasse specifikke pakker uden at omskrive eller forke dem.

Ydeevne, økosystemsamarbejde og udrulning

Kritiske Node.js API'er implementeret nativt i C++ inde i Workerd leverer bedre ydeevne og korrekthedog moduler som f.eks. Buffer, AsyncLocalStorage og Crypto drage fordel af disse native implementeringer pakket ind i JS-shims, der afspejler Node-adfærd.

Cloudflare bidrager til unenv, som leverer smarte polyfills og mocks på forespørgsel, fordi den er rettet mod flere runtime-funktioner og er blevet taget i brug af projekter som Nuxt og Nitro; tilføjelse af kun nødvendige polyfills holder apps lette og fremmer økosystemkonvergens.

Det bredere mål er portabilitet af Node-stil kode på tværs af forskellige runtime-programmer., så udviklere kan skrive én gang og køre på Node.js, workerd eller andre miljøer med minimal friktion ved automatisk at vælge polyfills og native funktioner baseret på brug.

Den forbedrede adfærd i nodejs_compat_v2 forventes at blive standard med tiden når din arbejders kompatibilitetsdato er nylig nok, så flere arbejdere tydeligt vil drage fordel af stærkere npm-kompatibilitet uden ekstra konfiguration.

Udviklere opfordres til at prøve den forbedrede Node.js-kompatibilitet og opdatere deres wrangler.toml, rapportering af resterende ukompatibiliteter eller fejl via feedbackkanaler, så huller kan lukkes.

Kombinationen af ​​npms modne afhængighedsstyring, workerds sikre webcentrerede runtime og det udviklende Node.js-kompatibilitetslag giver dig en praktisk metode til at genbruge en enorm mængde eksisterende JavaScript-kode, samtidig med at du udnytter edge execution, isolation og Cloudflares platformfunktioner. Med smarte polyfills, native implementeringer, mocking og modulaliasing til din rådighed bliver det langt mere realistisk at bringe sofistikerede npm-pakker ind i dine Workers-projekter uden konstant at skulle kæmpe mod runtime-funktionen.